DE202008000254U1

DE202008000254U1 - Leichtbauformteil mit variierender Dicke

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Publication number: DE202008000254U1
Application number: DE200820000254
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Koller Beteiligungs Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2008-01-08
Filing date: 2008-01-08
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2018-01-09

Abstract

Leichtbauformteil mit variierender Dicke bestehend aus einer zellulosehaltigen Wabe (2), deren gegenüberliegende Seiten (6, 7) mit faserverstärktem Kunststoff (3) belegt sind, wobei die Wabe (2) Wände (5) aufweist, die sich von einer Seite (6) zur gegenüberliegenden Seite (7) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Wände (5) vor dem Anbringen des faserverstärkten Kunststoffs (3) in Erstreckungsrichtung des Leichtbauformteils (1) unterschiedliche Höhen (10) aufweisen, die an die jeweilige Dicke des Leichtbauformteils (1) angepaßt sind.

Description

Aus der EP 0 649 736 B1 ist ein Leichtbauformteil bestehend aus einer Wellpappenwabe bekannt, die an beiden Seiten mit faserverstärktem Kunststoff belegt ist. Die Wellpappenwabe besteht dabei aus übereinandergeklebten Wellpappenlagebahnen, die dann auf die erforderliche Dicke geschnitten und beidseitig mit faserverstärktem Kunststoff verpreßt wird. Dieses Leichtbauformteil hat sich in der Praxis aufgrund seiner hohen Festigkeit im Verhältnis zum geringen Eigengewicht bewährt und bildet den Ausgangspunkt der vorliegenden Neuerung.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leichtbauformteil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich durch eine erhöhte Belastbarkeit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
Das Leichtbauformteil gemäß Anspruch 1 besteht aus einer zellulosehaltigen Wabe, deren gegenüberliegende Seiten mit faserverstärktem Kunststoff belegt sind. Unter dem Begriff „Wabe" ist in diesem Zusammenhang jegliche geometrische Struktur zu verstehen, welche Wände aufweist. Die Wände reichen dabei von einer Seite zur gegenüberliegenden Seite der Wabe, so daß diese Wände Kompressions- und Scherkräfte des Leichtbauformteils aufnehmen können. Die konkrete geometrische Anordnung der Wände zueinander ist dagegen für die Funktion des Leichtbauformteils von untergeordneter Bedeutung. Beim Einsatz bekannter zusammengeklebter Wellpappenlagebahnen als Wabe haben die einzelnen wellenförmig geformten Wände die gleiche Höhe. Diese Höhe ist in Erstreckungsrichtung der Wände zu messen und erstreckt sich demnach über die Dicke des Leichtbauformteils. Da Leichtbauformteile in der Regel Bereiche mit unterschiedlichen Dicken aufweisen sollen, hat dies zur Konsequenz, daß die Wabe durch entsprechend starkes Pressen plastisch deformiert, insbesondere gefaltet werden muß. Dies hat jedoch zum einen eine unnötige und in der Praxis nicht nutzbare Materialansammlung im dünneren Bereich des Leichtbauformteils und zum anderen eine Schwächung der mechanischen Eigenschaften der Wabe zur Folge. Zur Lösung dieses Problems wird neuerungsgemäß eine Wabe eingesetzt, deren Wände in Erstreckungsrichtung betrachtet unterschiedliche Höhen auf weisen. Die Höhen der Wände sind dabei an die Dicke des Leichtbauformteils angepaßt. Damit muß beim Preßvorgang zur Verbindung der Wabe mit dem faserversträrkten Kunststoff keine die Wabe plastisch deformierende Kraft augeübt werden, so daß die Wabe über das gesamte Leichtbauformteil hinweg in seiner geometrischen Form unverändert bleibt. Damit ergibt sich eine erhöhte Belastbarkeit des Leichtbauformteils insbesondere in Bereichen geringer Materialdicke. Außerdem können auf diese Weise auch komplizierte Bauteile wie Platten mit eingeformter Halbkugelschale oder dergleichen erstellt werden. Außerdem ergibt sich im Bereich der Materialverjüngung des Leichtbauformteils keine unnötige Materialansammlung, was sich vorteilhaft auf das Gesamtgewicht des Leichtbauformteils auswirkt. Vorzugsweise hat die Wabe im wesentlichen den Dickenverlauf des zu erstellenden Leichtbauformteils, was die mechanischen Eigenschaften des Leichtbauformteils noch weiter verbessert.
Gemäß Anspruch 2 ist es vorteilhaft, wenn die Wände der Wabe derart an das Leichtbauformteil angepaßt sind, daß die Wände beim Anbringen des faserverstärkten Kunststoffs höchstens elastisch deformiert werden. Damit bleibt die Festigkeit der Wabe beim Preßvorgang des Leichtbauformteils erhalten, was sich vorteilhaft auf die Belastbarkeit desselben auswirkt. Die Kontur der Wabe muß in diesem Fall allerdings recht genau dem Dickenverlauf des Formteils entsprechen. Vorzugsweise wird die Wabe derart ausgebildet, daß deren beide Außenkonturen im wesentlichen an das Formteil angepaßt sind, so daß die Wabe im Formteil im wesentlichen deformationsfrei eingebettet ist.
Aufgrund der Anforderungen an die Formgebung der Wabe ist eine Ausbildung derselben in Form von aneinandergeklebten Wellpappenlagebahnen unzweckmäßig, da die erforderliche Dickenvariation der Wabe nur mit unangemessen großem Aufwand realisiert werden könnte. Gemäß Anspruch 3 ist es daher günstiger, die Wabe als dreidimensionales Formteil aus einem Zellulosebrei zu schöpfen. Hierbei wird ein Sieb eingesetzt, welches die dreidimensionale Form der zu erstellenden Wabe besitzt. Gegebenenfalls kann dieses Sieb an bestimmten Stellen geschlossen sein, wobei dies nicht erforderlich ist. Das Sieb wird anschließend in einen Zellulosefaserbrei getaucht und von der Gegenseite des Siebes her ein Unterdruck erzeugt. Dieser Unterdruck sorgt für ein Ansaugen von Zellulosefasern gegen das Sieb, so daß sich am Sieb eine mehr oder weniger dicke Zelluloseschicht ablagert. An Stellen, an denen das Sieb geschlossen ist, entsteht in diesem Fall eine Öffnung in der Wabe, da sich dort keine Zellulosefasern ablagern. Nach einem anschließenden Trocknungsvorgang kann die Wabe vom Sieb entnommen und in der oben beschriebenen Weise eingesetzt werden. Da die Form der Wabe in diesem Fall ausschließlich von der Siebform bestimmt ist, können problemlos auch beliebig komplizierte Waben hergestellt werden. Diese können insbesondere individuell an das zu erstellende Formteil angepaßt werden.
Alternativ kann die Wabe auch gemäß Anspruch 4 aus einem Papier oder Karton gepreßt werden. Dabei wird das zunächst flache Papier bzw. der Karton zwischen zwei Preßwerkzeugen in die gewünschte Form gebracht. Vorzugsweise wird das Papier bzw. der Karton im nicht ausgetrockneten Zustand eingesetzt, damit noch eine ausreichend plastische Verformbarkeit gegeben ist. Alternativ kann das Papier bzw. der Karton zuvor auch entsprechend angefeuchtet werden, um die Bindung der Zellulosefasern zueinander zu schwächen. Alternativ kann das Papier bzw. der Karton auch zwischen zwei Prägewalzen geprägt werden, um die Wabe herzustellen. Dies hat den Vorteil, daß die Wabe in einem kontinuierlichen Strom erzeugt wird, so daß die Herstellung der Wabe insgesamt kostengünstiger ist. Bezüglich der Formgebung der Wabe ist man in diesem Fall jedoch an die Periodizität der Prägewalzen gebunden. In besonderen Fällen können auch beide Verfahren kombiniert werden, um die Wabe kostensparend herzustellen.
Zur weiteren Erhöhung der Festigkeit der Wabe ist es gemäß Anspruch 5 günstig, wenn die Wände der Wabe mantelartig geschlossen sind.
Sind die mantelartig geschlossenen Wände der Wabe gemäß Anspruch 6 zusätzlich mit einer Deckfläche abgeschlossen, so erhöht dies die Stabilität der Wabe weiter. Insbesondere werden in diesem Fall auch seitliche Kräfte gut von der Wabe abgestützt. Damit die Verbindung zwischen der Deckfläche und den Wänden keine Schwachstelle ergibt, werden beide einstückig erstellt. Die Deckfläche ist dabei vorzugsweise endseitig zur Wabe angeordnet, so daß sich eine flächige Anlage des faserverstärkten Kunststoffs an dieser Deckfläche ergibt. Auf diese Weise ist eine innige und damit qualitativ hochwertige Verbindung des faserverstärkten Kunststoffs mit der Wabe gewährleistet. Außerdem kann das Leichtbauformteil auf diese Weise mit einer verringerten Kunststoffmenge hergestellt werden, was sich vorteilhaft auf dessen Flächengewicht auswirkt. Alternativ kann die Deckfläche auch innerhalb der Wabe angeordnet sein, was zu einer zusätzlichen Verstärkung der Wabe führt. Insbesondere bei Leichtbauformteilen mit großer Dicke führt diese Bauweise zu einer günstigen Stabilisierung im Mittenbereich der Wabe und damit zu einer erhöhten Festigkeit des Leichtbauformteils.
Gemäß Anspruch 7 ist es vorteilhaft, wenn die Deckfläche aneinandergrenzender und durch eine Wand getrennter Raumbereiche der Wabe an gegenüberliegenden Seiten angeordnet ist. Damit ergibt sich eine alternierende Anordnung der Deckflächen, so daß die Wabe bei hoher Belastbarkeit trotzdem elastisch bleibt. Dies ist insbesondere in jenen Fällen von Bedeutung, in denen ein nicht ebenes Leichtbauformteil realisiert werden soll. Hier kann die Elastizität der Wabe vorteilhaft zur Formgebung des Leichtbauformteils ausgenutzt werden.
Zur Erzielung einer einfachen Herstellbarkeit der Wabe bei gleichzeitig hoher Belastbarkeit des Leichtbauformteils ist es gemäß Anspruch 8 günstig, wenn wenigstens ein Teil der Wände der Wabe einen kreisförmigen, elliptischen bzw. polygonalen Querschnitt aufweist. Diese Formen sorgen für eine hohe Festigkeit der Wabe, ohne deren Herstellbarkeit zu erschweren. Bei einer polygonalen Struktur haben sich insbesondere ein quadratischer, rechteckiger, parallelogrammartiger, rautenförmiger, dreieckiger bzw. hexagonaler Querschnitt bewährt.
Bei bekannten Leichtbauteilen mit Wellpappenwaben war die Formung der Stirnflächen des Leichtbauteils immer ein erhebliches Problem. Im Stirnflächenbereich wurde die Wabe vom Preßwerkzeug zerquetscht, so daß der faserverstärkte Kunststoff keinen entsprechenden Gegendruck beim Preßvorgang hatte. Dies führte zu einer unregelmäßigen Formung der Stirnflächen des Leichtbauformteils. Zur Lösung dieses Problems ist es gemäß Anspruch 9 vorteilhaft, wenn die Wabe im Bereich einer Stirnfläche des Leichtbauformteils eine Wand aufweist. Diese Wand wird während des Preßvorgangs in keiner Weise deformiert oder beschädigt, so daß sich im Stirnflächenbereich des Leichtbauformteils ein sauberer Abschluß ergibt. Diese zusätzliche Wand muß lediglich bei der Formgebung der Wabe berücksichtigt werden.
Schließlich ist es gemäß Anspruch 10 vorteilhaft, wenn wenigstens ein Teil der Wände der Wabe mit der Ebenenerstrec kung des Leichtbauformteils spitze Winkel einschließt. Damit läßt sich die Wabe bei ihrer Herstellung leicht entformen. Außerdem erhöht sich auf diese Weise zusätzlich die Belastbarkeit des Leichtbauformteils, da die Wabe in diesem Fall wie ein Fachwerk ausgebildet ist.
Der Neuerungsgegenstand wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, ohne den Schutzumfang zu beschränken.
Die einzige Figur zeigt eine Schnittdarstellung eines Leichtbauformteils 1. Das Leichtbauformteil 1 weist eine Wabe 2 auf, die ober- und unterseitig mit faserverstärktem Kunststoff 3 verstärkt ist. Der faserverstärkte Kunststoff 3 erstreckt sich auch über Stirnflächen 4 des Leichtbauformteils 1.
Die Wabe 2 weist Wände 5 auf, die sich von einer Oberseite 6 zu einer Unterseite 7 erstrecken. Die Wände 5 schließen mit einer Ebenenerstreckung 8 spitze Winkel 9 ein, der im Bereich zwischen 3° und 15° liegt.
Das Leichtbauformteil 1 besitzt im linken Bereich eine geringere Höhe 10 als im rechten Bereich. Dazwischen gibt es einen Übergangsbereich 11, in dem die Höhe 10 des Leichtbauformteils 1 ohne Kantenbildung zunimmt. In diesem Übergangsbereich 11 nimmt auch die Höhe der Wände 5 der Wabe 2 entsprechend zu, so daß die Wabe 2 an die Form des fertigen Leichtbauformteils 1 angepaßt ist. Damit wird die Wabe 2 während des Preßvorgangs, mit dem der faserverstärkte Kunststoff 3 auf diese aufgebracht wird, nicht plastisch deformiert.
Die Wabe 2 weist zwischen den Wänden 5 Deckflächen 12 auf, die endseitig zu den Wänden 5 angeordnet sind. Diese Deckflächen 12 bilden flächige Angriffspunkte für den faserverstärkten Kunststoff 3 und sorgen damit für eine gute Verbindung beider Teile. Lediglich beispielhaft ist eine Deckfläche 12 dargestellt, die sich im mittleren Bereich der Wabe 2 befindet, um diese dort zu verstärken. Im Übergangsbereich 11 ist auch die entsprechende Deckfläche 12 derart gekrümmt, daß sie an die Form des Leichtbauformteils 1 angepaßt ist.

1: Leichtbauformteil
2: Wabe
3: faserverstärkter Kunststoff
4: Stirnfläche
5: Wand
6: Oberseite
7: Unterseite
8: Ebenenerstreckung
9: spitzer Winkel
10: Höhe
11: Übergangsbereich
12: Deckfläche

Claims

Leichtbauformteil mit variierender Dicke bestehend aus einer zellulosehaltigen Wabe (2), deren gegenüberliegende Seiten (6, 7) mit faserverstärktem Kunststoff (3) belegt sind, wobei die Wabe (2) Wände (5) aufweist, die sich von einer Seite (6) zur gegenüberliegenden Seite (7) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Wände (5) vor dem Anbringen des faserverstärkten Kunststoffs (3) in Erstreckungsrichtung des Leichtbauformteils (1) unterschiedliche Höhen (10) aufweisen, die an die jeweilige Dicke des Leichtbauformteils (1) angepaßt sind.
Leichtbauformteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhen (10) der Wände (5) derart an das Leichtbauformteil (1) angepaßt sind, daß die Wände (5) beim Anbringen des faserverstärkten Kunststoffs (3) höchstens elastisch deformiert werden.
Leichtbauformteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabe (2) als dreidimensionales Formteil aus einem Zellulosebrei geschöpft ist.
Leichtbauformteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabe (2) als dreidimensionales Formteil aus einem Papier oder Karton gepreßt ist.
Leichtbauformteil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (5) der Wabe (2) mantelartig geschlossen sind.
Leichtbauformteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mantelartig geschlossenen Wände (5) mit mindestens einer Deckfläche (12) abgeschlossen sind, welche einstückig mit den Wänden (5) ist.
Leichtbauformteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckfläche (12) aneinandergrenzender und durch eine Wand (5) getrennter Raumbereiche der Wabe (2) an gegenüberliegenden Seiten (6, 7) angeordnet sind.
Leichtbauformteil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Wände (5) der Wabe (2) einen kreisförmigen, elliptischen und/oder polygonalen Querschnitt, insbesondere einen quadratischen, rechteckigen, parallelogrammartigen, rautenförmigen, dreieckigen und/oder hexagonalen Querschnitt aufweist.
Leichtbauformteil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Wände (5) der Wabe (2) an einer Stirnfläche (4) des Leichtbauformteils (1) vorgesehen ist.
Leichtbauformteil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Wände (5) der Wabe (2) mit der Ebenenerstreckung (8) des Leichtbauformteils (1) spitze Winkel (9) einschließt.